固定轮廓铣.docx

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固定轮廓铣

固定轮廓铣【FixedContour】

【简述】本章节重点讲述固定轴铣区域铣削驱动操作的参数功能，掌握固定轴加工的原理，对于复杂的曲面加工奠定基础；让学者往能够使用固定轴轮廓加工操作编写任意工件的程序。

在固定轴轮廓加工中，先由驱动几何体产生驱动点，并按投影方向投影到部件几何体上，得到投影点，刀具在该点处与部件几何体接触点，然后系统根据接触点位置的表面曲率半径、刀具半径等因素，计算得到刀具定位点，如图6-1所示。

最后后，当刀具在部件几何体表面从一个接触点移动到下一个接触点，如此重复，就形成了刀轨，这就是固定轴铣刀轨产生的原理。

固定轴区域铣削适用于加工平坦的曲面操作，常用于复杂曲面的半精加工与精加工。

图6-1固定轴加工的刀轨驱动原理

固定轴轮廓区域功能选项的介绍

在插入工具条里，点击创建操作图标，并进入到【创建操作】对话框，设置〖类型〗为“mill_contour”，在操作子类型里选择【轮廓区域】操作图标，点击【确定】便可创建【轮廓区域】操作，如图6-2所示。

下面针对固定轴轮廓区域操作，还讲述在固定轴轮廓铣里专有的参数选项。

图6-2固定轴轮廓区域操作

驱动方法

在固定轴轮廓铣有多种驱动方法，应用于不同类型的加工，驱动如：

曲线/点、螺旋式、边界、区域铣削、曲面、流线、刀轨、径向切削、清根和文本等10种驱动方法。

在本章编写中，主要讲解“区域铣削”、“曲线/点”与“清根”驱动，其他驱动作为一般的介绍。

各驱动如图6-3所示。

每个驱动在创建操作的时候，操作子类型里也有相应驱动选项。

图6-3固定轴驱动方法

此操作在创建的时候选项了操作子类型为“区域铣削”，固操作里驱动方法所显示的也是“区域铣削”驱动。

每种驱动都有不同的参数选项，如需要编辑驱动参数的时候，可以点击驱动方法旁边的编辑图标。

相对“区域铣削”驱动的参数编辑，点击编辑图标，弹出【区域铣削驱动方法】对话框，如图6-4所示。

图6-4区域铣削参数对话框

陡峭空间范围

在固定轴区域铣削里，提供了三种方法来限制加工范围：

无、非陡峭、定向陡峭。

〖无〗选项使得系统加工由部件几何体或指定切削区域所定义的整个切削范围；

〖非陡峭〗利用陡峭度使得系统仅加工整个切削范围中小于指定陡峭度的区域。

〖定向陡峭〗利用陡峭度使得系统加工整个切削范围中沿指定切削方向大于指定陡峭度的区域。

如图6-5所示。

一般没有特殊的需要，很少定义此选项。

图6-5陡峭空间范围的三种应用

驱动设置

在固定轴区域铣削驱动，编辑参数里有：

切削模式、切削方向、步距、步距已应用、切削角等几个选项。

在这里重点介绍“步距已应用”。

步距已应用分为“在平面上”和“在部件上”两个选项；如果遇到比较陡峭的模型，在平面上投影得到的刀轨跟所定义的步距是不相等的，而在部件上投影加工出来的刀轨在陡峭位置是等距的，如图6-6所示。

图6-6步距已应用的两种刀轨

刀轨设置

在【固定轴轮廓铣】操作中，“刀轨设置”选项区，重点讲解〖切削参数〗选项。

随着驱动方法不同，切削参数选项也会有所不同，本章节主要以“区域铣削”驱动为例。

由于一些通用的切削在前面章节介绍过，在此将不再重述，仅介绍【固定轴轮廓铣】操作中部分常用的切削参数。

“区域铣削”驱动方法的【切削参数】对话框如图6-7所示。

图6-7固定轴切削参数对话框

⑴．在凸角上延伸：

此选项允许用户控制在跨越内部尖角边缘时的刀轨。

当关闭该选项时，刀具将圆滑过渡尖角边缘上；如‘打勾’启用该选项时，刀具路径将延伸过渡尖角，如图6-8所示。

图6-8在凸角上延伸示意图

⑵．多条刀路：

此选项允许用户控制是否对部件几何体表面的材料进行分层切削。

需要切除的材料量由“部件余量偏置”参数选项定义；每一层的刀轨是通过偏置部件几何体来计算各自的接触点，而不是简单地复制和平移。

每一切削层可由“增量”和“刀路”来定义。

〖增量〗是指定侧面刀路或切削层之间的距离。

软件计算制作多少个刀路。

如果指定的增量不能平均分割要移除的余量偏置，则缩小上一刀路的增量。

如图6-9示例所示，深度余量偏置值为.7500，增量值为0.3。

软件计算三个刀路。

第一条刀路的切削深度是0.3，第二条刀路的切削深度将增加0.3，而第三条刀路将切削剩余的深度0.1500。

第三条刀路是精加工切削，因为部件余量值已指定为0.0。

图6-9增量分层切削

〖刀路〗是指定刀路的数目。

在下面图6-10示例中，深度余量偏置值为0.75，刀路数值为2。

软件会计算出增量为0.375。

图6-10刀路分层切削

⑶．过切时。

在【固定轴轮廓铣】操作里，当定义“检查几何体”时，需要相应的处理方法，跟其他加工操作不一样。

有三种处理方法分别为：

警告、跳过各退刀。

如图6-11所示。

图6-11过切时的切削参数

〖警告〗处理方法使得刀具干涉检查几何体时，仅发出警告信息，但不改变刀具干涉检查几何体时的刀具路径。

如图6-12所示。

图6-12警告处理的刀轨

〖跳过〗处理方法使得刀具干涉检查几何体时，忽略刀具干涉检查几何体时的刀具路径。

刀具从干涉前的最后安全定位点直接移动到不再干涉时的第一个安全点。

但当检查几何体把同一刀路分成两段时，不能采用此处理方法。

如图6-13所示。

图6-13跳过处理的刀轨

〖退刀〗处理方法使得系统提刀避开检查几何体，提刀时将保用非切削移动参数定义的相关进、退刀参数。

刀具从干涉前的最后安全定位点提升刀具避开检查干涉几何体移动到不再干涉时的第一个安全点。

如图6-14所示。

图6-14退刀处理的刀轨

案例操作

为了让学者更容易学习好固定轴区域铣削驱动加工操作，在此以模型案例作说明操作中的各功能参数。

固定轴轮廓加工区域铣削驱动跟我们前面所学过的加工操作有所不同，定义检查几何体也需要相应的处理方法。

下面以例子（Fixed_Contour_mill-1.prt）如图6-15所示，来讲解固定轴轮廓加工操作。

图6-15  Fixed_Contour_mill-1.prt

创建半精加工

打开文件（Fixed_Contour_mill-1.prt）并进入到加工模块，加工类型使用（mill_contour）初始化，完成进入加工界面。

针对此模型使用【型腔铣】操作做粗加工方法在这里不再讲述，本章节重点为介绍【固定轴轮廓铣】操作与及各参数选项。

下面就定义好参数组再创建【固定轴轮廓铣】操作，定义操作步骤如下：

1.定义加工几何

打开模型进入到加工模块之后，在操作导航器“几何视图”里，点击节点MCS_MILL进行编辑，并弹出【MillOrient】对话框，需要指定“加工坐标系”与“安全平面”，按指定要求定义：

模型四边分中，顶平面对刀为零，安全平面为顶平面抬高30。

设定如图6-16所示。

图6-16定义加工坐标与安全平面

定义部件几何体，在“几何视图”里编辑几何节点（WORKPIECE），定义模型作为“部件几何”；“毛坯几何”在此不指定了，因为只考虑这模型的半精加工与精加工过程。

在加工复杂的模型里，为了减少多次操作公共部分的区域面，我们可以预先定义好加工区域。

接着分别定义两个切削区域：

PARTING_AREA和PRODUCT_AREA，并继承几何节点（WORKPIECE）父级组关系，如图6-17所示。

图6-17定义加工区域面

2.定义加工方法

为了方便多个操作定义参数，一般我们都要预先设定好加工方法参数。

按下表6-1所示设定加工方法参数。

表6-1加工方法参数

加工方法            余量内        公差        外公差

MILL_ROUGH      0.35          0.03        0.05

MILL_SEMI_FINISH  0.15          0.03        0.03

MILL_FINISH          0          0.01        0.01

3.创建刀具

在固定轴轮廓加工中，一般都是复杂的曲面，而相对固定轴铣常用于半精加工与精加工，因此所留的余量不会太大，往往做固定轴半精加工时都会使用球头刀具作加工。

从【加工创建】工具条点击【创建刀具】图标，弹出【创建刀具】创建对话，点选刀具子类型图标，按照表6-2创建球形刀具。

表6-2创建刀具

4.创建固定轴轮廓铣操作

在加工创建工具条点击【创建操作】，弹出【创建操作】对话框，选项组的〖类型〗默认选择mill_contour，在选项组〖操作子类型〗中，选择“CONTOUR_AREA”图标，各位置选项继承设置如下：

１．“程序”选择父级组“PROGRAM”。

２．“刀具”选择前面已创建好的刀具名称，即“JMSK_D8R4”。

３．“几何体”选择前面已创建好的切削区域节点名称，即“PARTING_AREA”。

４．“方法”选择前面已创建好的方法名称，即“MILL_SEMI_FINISH”。

５．“名称”将原来系统的名称改为“SEMI_AREA”。

根据上面的设置，点击【确定】按钮完成【轮廓区域】操作的创建。

如图6-18所示。

图6-18创建轮廓区域

步骤1定义参数设置

定义固定轴轮廓区域铣参数，在创建时【几何体】选项卡里，【指定部件】预前选择好了，固在此不用再设置；【刀具】选项也选择好了，在此也不用再设置；【刀轴】为默认“+Z轴”；【机床控制】使用默认值；【程序】使用默认值；【选项】为默认值。

其他需要设置的参数步骤如下：

１．指定切削区域

在固定轴轮廓区域操作里，为了防止刀具加工到模型工件的边缘，所以常常使用“指定切削区域”来限定加工位置。

在此模型里需要定义顶部面为切削区域，如图6-19所示。

图6-19定义切削区域面

２．驱动参数

在选项组【驱动方法】里，默认为“区域铣削”；编辑驱动参数，点击图标进入到【驱动铣削驱动方法】对话框里，在选项卡【驱动设置】里，“步进”选择‘恒定’；【距离】设置为0.5；【切削角】选择“用户定义”；【度数】设置为45；其他参数均为默认值。

3．刀轨设置

⑴【切削参数】选项卡定义【延伸刀轨】→“在边上延伸”→“距离”设置为0.1MM（在边缘的位置延伸刀轨，只要目的是为了避免留有毛刺）；其他参数均为默认值。

⑵【非切削参数】使用默认值。

⑶【进给和速度】主轴转速设置为2500，进给率设置为1500，其他选项为默认值。

步骤2  生成刀轨

在【操作】选项组点击“生成”图标计算出刀轨如图6-20所示，然后再点击【确定】完成此操作。

图6-20半精加工刀轨图

创建精加工

把模型的整个曲面位置做一了次半精加工之后，接下来我们需要把模型的分型面与胶位面精加工出来。

要模具制造行业里，一定要注意模具的分型面与胶位面的加工，不应该直接整个区域接刀加工，很容易在分型与胶位面的交接口处拉成圆角，因此加工分型面和胶位面要分开加工；在这里我们就以精光分型为例。

1.精加工分型面

针对此模型的分型面加工，具体操作步骤如表6-3所示。

表6-3精加工操作

图6-21精加工分型面刀轨

2.精加工胶位面

针对此模型的胶位面加工，具体操作步骤如表6-4所示。

表6-4精加工操作

图6-22精加工胶位面

固定轴曲线/点驱动

【简述】

本章节重点介绍固定轴其他的驱动方法操作及参数功能的使用，增强用户对固定轴加工的了解，使用户能够用固定轴轮廓加工操作编写任意形状零件的NC程序。

【曲线/点】驱动方法允许用户通过指定点或曲线来定义驱动几何体，并由此产生相应驱动点。

它将使得系统产生跟随驱动曲线或点所定义的驱动路径的刀轨，因此在实际应用中，可应用【曲线/点】驱动方法来实现筋槽或字体的加工。

【曲线/点】驱动方法如图7-1所示。

图7-1曲线/点驱动方法

下面将用例子来讲解曲线/点驱动的应用，所有操作步骤如下列所示：

⑴．打开文件（curvepoint_drive.prt），并进入到加工模块，由于此模型定义过加工参数，所以不需要初始化。

如图7-2所示。

图7-2curvepoint_drive.prt

⑵．创建固定轴曲线/点驱动操作，操作的步骤如流程图7-3所示。

图7-3曲线/点驱动操作

⑶．定义“曲线/点”驱动几何。

在【固定轴轮廓】操作对话框里，将驱动方法设置为〖曲线/点〗，点击编辑图标，进入【曲线/点驱动方法】对话框，在操作界面里选取曲线作为驱动几何，确定完成后生成刀轨。

多段曲线选择的区别，如图7-4所示。

图7-4驱动曲线选择的区别

⑷．按模型所示的曲线作为驱动几何加工，投影到部件几何体表面所得的刀轨，如图7-5所示。

其他相同的参数在此不再重述。

图7-5曲线/点驱动刀轨

固定轴螺旋驱动

⑴．螺旋驱动使得系统产生从指定的中心位置向外螺旋的驱动点，螺旋驱动方法如图7-6所示。

驱动点位于垂直于投影矢量方向的平面内，然后按投影矢量方向投影到加工面上，从而产生螺旋的刀轨，如图7-7所示。

图7-6螺旋驱动

图7-7螺旋驱动方法的刀轨

⑵．在螺旋式驱动方法中，系统不是通过指定驱动几何体来产生驱动点，而是通过指定中心螺旋中心位置、最大螺旋半径和步进距离来产生螺旋式的驱动点。

由于不需要改变切削方向，并且始终保持均匀点距而由中心点向外光顺切削，故螺旋驱动方法更加适用于高速加工。

3.固定轴边界驱动

【边界驱动方法】允许用户通过指定边界和环定义切削区域；将已定义的切削区域所产生的驱动点按照指定的投影矢量的方向投影到部件表面，这样就可以创建出刀轨。

【边界驱动方法】对话框如图7-8所示。

图7-8边界驱动方法对话框

在【边界驱动方法】对话框中，单击“指定驱动几何体”在边的选择或编辑驱动几何体图标，将弹出【边界几何体】对话框，它允许使用曲线/边、边界、面和点四种模式来指定边界。

由于【边界几何体】的内容在前面【平面铣】操作里介绍过，在此将不再重述。

驱动几何体的边界既可以超过部件几何体的尺寸，也可以限制在部件几何体内，也可以与部件几何体的外部边缘一致，如图7-9所示。

图7-9驱动几何的边界

当【创建边界】或【编辑边界】中，可以定义刀具在边界位置，包括有：

对中、相切和接触三种方法。

使用不同的位置，所加工的区域范围也不一样，如图7-10所示。

图7-10边界驱动刀具的位置

注：

如果刀具位置为对中，并且当驱动几何体的边界与部件几何体的尺寸之差大于刀具半径时，将会在部件几何体的外部边缘出现滚动的刀轨，通常这不是预期的结果

固定轴曲面驱动

曲面驱动方法操作对话框如图7-11所示。

【曲面驱动方法】允许用户指定类似风格排列的曲面来定义驱动几何体，并由此产生一系列呈矩阵分布的驱动点。

图7-11曲面驱动方法对话框

在【曲面驱动方法】对话框中，驱动几何体参数区，单击“指定驱动几何体”的“选择或编辑驱动几何体”图标，并弹出【驱动几何体】对话框，它允许依顺序地指定有规律排列的曲面定义驱动几何体，如图7-12所示。

使用例子（surface_drive_1.prt）文件，定义模型顶部曲面为驱动几何体，并指定切削方向与材料侧方向。

如图7-13所示。

图7-12曲面驱动几何的选择

图7-13surface_drive_1.prt

固定轴流线驱动

【流线驱动方法】对话框如图7-14所示。

流线驱动方法允许用户指定曲线或边缘（近似创建风格曲面）建立隐含的曲面来定义驱动几何体，并由此产生按曲面UV方向分布的驱动点。

流线驱动不需要创建驱动面，在加工复杂的具有非规则排列的曲面时，更加灵活，并且加工精度也更高。

图7-14流线驱动方法

在【流线驱动方法】对话框中，有两种选择方法分别为：

自动和指定。

〖自动〗选择是NX根据主操作对话框中指定的切削区域的边界创建流动曲线集和交叉曲线集；〖指定〗选择是用户手工选择流动曲线和交叉曲线或自动编辑创建的流动/交叉曲线。

〖流曲线〗选项卡里主要是定义驱动曲面的长边缘；类型有选择曲线（  ）、反向（）、指定原始曲线（）和添加新集（）四个内容。

〖交叉曲线〗定义与流曲线相交的刀轨模式行为。

〖指定切削方向〗选择合适的矢量定义起始点和加工方向，如图7-15所示。

〖修剪与延伸〗分为：

起始切削%、结束切削%、起始步长%、结束步长%，作用如图7-16所示。

图7-15流线驱动指定切削方向

图7-16流线驱动的修剪与延伸

固定轴径向切削驱动

【径向切削驱动方法】对话框如图7-17所示。

径向切削允许用户指定任意曲线和边缘定义驱动几何体，由此产生垂直于驱动边界的、具有一定宽度的带状驱动点。

常用于清除工件底部的残留材料。

定义“驱动几何体”边界时，可以指定曲线或边缘作为驱动几何，可以是开放式的边界，也可以是封闭式的，如图7-18所示。

图7-17径向切削驱动

图7-18径向切削驱动方法

径向切削驱动方法所加工的区域范围是由材料侧的条带与另一侧的条带所限定的；区域范围是“材料侧”和“另一侧”偏置值的总和。

“材料侧”是从按照边界指示符的方向看过去的边界右手侧，如图7-19所示。

“另一侧”是左手侧。

“材料侧”和“另一侧”的总和不能等于零。

图7-19材料侧与另一侧

固定轴清根驱动

【清根驱动方法】对话框如图7-20所示。

清根驱动是使得系统产生沿着部件几何体的凹形状分布的刀轨。

清根驱动常用于加工模型底部的凹角。

系统基于双相切接触点原理和部件几何体曲面间的凹角来确定在何处将会产生清根刀轨。

也就是说，要产生清根刀轨，首先部件几何体曲面必须形成一个内凹角，如图7-21所示，形成内凹角的曲面不必是相邻的两个曲面，然后刀具必须同量在两个不同点处分别相切接触部件几何体曲面，图7-22所示列出了几种可能的情况。

图7-20清根驱动方法

图7-21部件几何体形成的凹角

图7-22双相切接触点

在【清根驱动方法】对话框里的“驱动设置”选项卡，它允许用户设置清根类型、切削类型、步距和顺序来定义清根的各种参数。

设置不同的清根类型，系统也会提供相应的参数选项。

清根类型分为：

单刀路、多个偏置和参考刀具偏置三种类型。

1.“单刀路”将沿着凹角和凹谷产生一个切削刀路，如图7-23所示.单刀路选项不会激活“清根”对话框中的任何附加刀具输出参数选项。

图7-23清根单刀路

2.“多个偏置”允许用户指定偏置数和偏置之间的“步距”，这样便可在中心清根的任一侧产生多个切削刀路。

此选项可激活如下所述的“切削类型”、“步距”、“序列”和“偏置数”选项。

如图7-24所示。

图7-24清根多个偏置

当你设置类型为“多个偏置”时，相应会出现“偏置数”参数选项。

偏置数使您能够指定要在中心“清根”每一侧生成的刀路的数目。

例如，如图7-25中所示的“偏置数”等于2。

默认值是零，该值导致系统只能计算并输出中心清根。

只有在指定了“多个偏置”的情况下，“偏置数”才是可用的。

图7-25清根偏置的刀轨

3.“参考刀具偏置”允许用户指定一个参考刀具直径从而定义要加工的区域的整个宽度，还可以指定一个“步距”从而定义内部刀路，这样便可在中心清根的任一侧产生多个切削刀路。

此选项有助于在使用大（参考）刀具对区域进行粗加工后清理加工。

此选项可激活对话框中的“切削类型”、“步距”、“序列”、“参考刀具直径”以及“重叠距离”字段。

“参考刀具直径”允许用户根据粗加工球面刀的直径来指定精加工切削区域的宽度。

参考刀具通常是用来先对区域进行粗加工的刀具。

系统根据指定的“参考刀具直径”计算双切点，然后用这些点来定义精加工操作的切削区域。

您必须从键盘输入一个大于当前使用的刀具直径的直径值。

例如，如果在先前的操作中使用1英寸的球头铣刀粗加工某一区域，而在当前的操作中，您希望用0.25英寸的球头铣刀对同一区域进行精加工，则应该从键盘输入一个1英寸的“参考刀具直径”。

“重叠距离”使用户能够沿着相切曲面延伸由“参考刀具直径”定义的区域宽度。

只有在指定了“参考刀具偏置”的情况下，“重叠距离”才是可用的。

如图7-26所示。

图7-26清根参考刀具直径

注：

有在指定了“参考刀具偏置”的情况下，“参考刀具直径”才是可用的。

在【清根驱动方法】对话框中的“输出”选项卡，将切削顺序设置为自动时，则系统将自动确定各个凹角的清要切削顺序。

如果将切削顺序设置为用户定义，当产生刀轨时，系统将弹出如图7-27所示的【手工装配】对话框，它允许用户根据实际加工意图，对各个凹角的清根刀路进行重新排序、反向、移除、光顺和剪切等操作。

图7-27清根“手工装配